金屬部件的制造裝置的制作方法

本發明涉及金屬部件的制造裝置，更進一步特定地，涉及具有接合了由互不相同的金屬制成的部件的結構的金屬部件的制造裝置。

背景技術：

有時會采用具有由互不相同的金屬制成的部件彼此相互被固定的結構的金屬部件作為機械部件。例如，作為液壓泵或液壓馬達的柱塞滑靴，已知有在由鋼制成的基部固定了由銅合金制成的滑動部的結構。這種柱塞滑靴中，有時會使用將滑動部鉚接固定于基部的結構。

就將滑動部鉚接固定于基部而言，在將滑動部安裝于基部前，需要事先將滑動部加工成可鉚接固定的形狀。因此，存在因滑動部的加工費用而引起的滑動部件的制造成本變高的問題。對此，提出了如下的柱塞滑靴，即，向基部按壓滑動部而使其變形，并使滑動部與基部卡合，由此將滑動部固定于基部(例如，參照(日本)特開平10－89241號公報(專利文獻1))。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開平10－89241號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

在上述專利文獻1中記載的柱塞滑靴的結構中，不過是將滑動部卡合固定于基部。因此，在柱塞滑靴被施加了沖擊的情況下，滑動部相對于基部的固定狀態有可能變得不穩定。

本發明是為了解決上述問題點而進行的，其提供了一種具有由互不相同的金屬制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的結構的金屬部件的制造裝置。

用于解決課題的技術方案

本發明的金屬部件的制造裝置是通過將由第一金屬制成的第一部件和由第二金屬制成的第二部件接合來制造金屬部件的金屬部件的制造裝置。該金屬部件的制造裝置具備：主軸；基座部，其相對于主軸在軸向隔開間隔地配置；驅動部，其沿主軸的軸向驅動主軸及基座部中的至少一方。在主軸及基座部中的一方設有用于保持第一部件的第一保持部，在另一方以與第一保持部對置的方式配置有用于保持第二部件的模具。模具包括：底壁；側壁，其從底壁沿與底壁交叉的方向延伸。在側壁形成有相對于與主軸的軸向平行的面朝底壁側傾斜的壁面即阻尼壁。

本發明人針對將由不同金屬制成的部件彼此相互地直接牢固地接合的方案進行了研究。其結果，得到如下的見解而想到了本發明。在使第一部件在與模具內配置的第二部件接觸的狀態下不改變相對于第二部件的相對位置關系地繞旋轉軸相對旋轉而對第一部件及第二部件進行加熱，之后，維持第一部件與第二部件接觸的狀態的同時對其進行冷卻，由此能夠將第一部件和第二部件直接接合。通過由第一部件相對于第二部件進行相對滑動而產生的摩擦熱對第一部件及第二部件進行加熱，將第一部件和第二部件接合。此時，在第一部件與第二部件的接合面的一部分，具體的是在包括第一部件的旋轉中心在內的區域有時會形成有第一部件與第二部件未接合的區域(未接合區域)。該未接合區域的存在使第一部件與第二部件的接合強度下降。

當使第一部件在與模具內配置的第二部件接觸的狀態下旋轉而對第一部件及第二部件進行加熱時，在被加熱狀態下變形阻力比第一部件小的由第二金屬制成的第二部件發生變形，其一部分侵入第一部件與模具側壁間的間隙而形成毛刺。如果該毛刺變大，則形成有上述未接合區域的情況變多。可以認為這是由于因第一部件與第二部件的摩擦而產生了的摩擦熱的一部分向毛刺流出，有助于接合的摩擦熱在接合面附近不足。

在使用了本發明的金屬部件的制造裝置的情況下，在將第一部件保持于第一保持部的狀態下使主軸繞軸旋轉，同時通過驅動部對主軸和基座部間的間隔進行調節而向被模具保持的第二部件按壓第一部件，由此加熱第一部件及第二部件。之后，通過在第一部件與第二部件接觸的狀態下對其進行冷卻，第一部件和第二部件被接合。上述毛刺沿模具的側壁向離開底壁的方向生長。本發明的金屬部件的制造裝置中，在模具的側壁形成有相對于與主軸的軸向平行的面朝底壁側傾斜的壁面即阻尼壁。由于該阻尼壁，上述毛刺的生長被抑制。因此，向毛刺流出的摩擦熱被減少，有助于接合的摩擦熱大量殘存于接合面附近。其結果，可抑制未接合區域的形成，從而達成第一部件與第二部件的牢固的接合。這樣，根據本發明的金屬部件的制造裝置，能夠制造具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的結構的金屬部件。

在上述金屬部件的制造裝置中，也可以構成為，上述阻尼壁是構成在上述側壁形成的凹部或凸部的壁面。如此，能夠容易地在上述側壁形成上述阻尼壁。

在上述金屬部件的制造裝置中，也可以構成為，上述阻尼壁以在上述第一部件的旋轉方向靠近上述底壁的方式延伸。如此，能夠更可靠地抑制上述毛刺的生長。

在上述金屬部件的制造裝置中，也可以構成為，在主軸及基座部的至少任一方設置有用于對上述第一部件與上述第二部件的接觸載荷進行檢測的載荷傳感器。由此，能夠將第一部件與第二部件的接觸載荷調節為合適的范圍。

利用本發明的金屬部件的制造裝置而能夠實施的金屬部件的制造方法具備如下的工序：準備由第一金屬制成的第一部件和由第二金屬制成的第二部件；在具有底壁和從底壁沿與該底壁交叉的方向延伸的側壁的模具內配置上述第二部件；通過使上述第一部件在與上述模具內配置的上述第二部件接觸的狀態下不改變相對于上述第二部件的相對位置關系地繞旋轉軸相對旋轉，對上述第一部件及上述第二部件進行加熱；通過對加熱后的上述第一部件和上述第二部件在相互接觸的狀態下進行冷卻，將上述第一部件和上述第二部件接合。在配置上述第二部件的工序中，以與上述模具的上述底壁接觸并被上述側壁包圍的方式配置上述第二部件。在對上述第一部件及上述第二部件進行加熱的工序中，在被加熱后的狀態下，上述第二金屬的變形阻力比上述第一金屬小。而且，在上述側壁形成有相對于與主軸的軸向平行的面朝底壁側傾斜的壁面即阻尼壁。

在上述金屬部件的制造方法中，在模具的側壁形成有相對于與主軸的軸向平行的面朝底壁側傾斜的壁面即阻尼壁。上述毛刺沿模具的側壁向離開底壁的方向生長。上述阻尼壁阻礙這種毛刺的生長。因此，向毛刺流出的摩擦熱被減少，有助于接合的摩擦熱大量殘存于接合面附近。其結果，可抑制未接合區域的形成，從而達成第一部件與第二部件的牢固的接合。這樣，根據上述金屬部件的制造方法，能夠制造具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的結構的金屬部件。

在上述金屬部件的制造方法中，上述阻尼壁也可以是構成在上述側壁形成的凹部或凸部的壁面。如此，能夠容易地在上述側壁形成上述阻尼壁。

在上述金屬部件的制造方法中，上述阻尼壁也可以以在上述第一部件的旋轉方向靠近上述底壁的方式延伸。如此，能夠更可靠地抑制上述毛刺的生長。

在上述金屬部件的制造方法中，在對上述第一部件及上述第二部件進行加熱的工序中，也可以在上述模具內存在脫模劑的狀態下對上述第一部件及上述第二部件進行加熱。

通過使用脫模劑，可容易將金屬部件從模具分離。但是，由于使用脫模劑，有時會幫助上述毛刺的生長。通過采用在模具的側壁形成有阻尼壁的本發明的金屬部件的制造方法，即使在因脫模劑的存在而毛刺生長被助長的情況下，也能夠有效地抑制毛刺的生長。

發明效果

由以上說明可知，根據本發明的金屬部件的制造裝置，能夠制造具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的結構的金屬部件。

附圖說明

圖1是對柱塞滑靴的結構進行表示的概要剖視圖。

圖2是將圖1的區域II放大表示的概要剖視圖。

圖3是對柱塞滑靴的制造方法的概要進行表示的流程圖。

圖4是對柱塞滑靴的制造裝置的結構進行表示的概要圖。

圖5是對柱塞滑靴的制造裝置的動作進行表示的概要剖視圖。

圖6是對模具的結構進行表示的概要俯視圖。

圖7是對模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖8是對封閉摩擦接合工序中主軸的轉速、按壓載荷及接合部的溫度的經時變化進行表示的圖。

圖9是對變形例一中的模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖10是對變形例二中的模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖11是對變形例三中的模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖12是對變形例四中的模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖13是對變形例五中的模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖14是對變形例六中的模具的結構進行表示的概要立體圖。

圖15是對接合后的試片外觀進行表示的照片(實施例)。

圖16是將圖15的一部分放大表示的照片。

圖17是對接合后的試片外觀進行表示的照片(比較例)。

圖18是對超聲波探傷試驗的結果進行表示的圖(實施例)。

圖19是對超聲波探傷試驗的結果進行表示的圖(比較例)。

具體實施方式

以下，說明本發明的一實施方式。需要說明的是，在以下的附圖中，對相同或相當的部分賦予相同的附圖標記，不對其進行重復說明。

圖1是對可通過本發明的金屬部件的制造裝置來制造的金屬部件(機械部件)的一例即柱塞滑靴的結構進行表示的概要剖視圖。參照圖1，柱塞滑靴1是與液壓泵或液壓馬達的柱塞主體(未圖示)連接的相對于斜板滑動的部件。柱塞滑靴1具備：由鋼(第一金屬)制成的基部2(第一部件)、形成有滑動面31且由銅合金(第二金屬)制成且與基部2接合的滑動部3(第二部件)。作為構成基部2的鋼，例如可采用經過了調質處理、即淬火處理及回火處理的JIS規格SCM440等機械構造用合金鋼或機械構造用碳素鋼。基部2包括：具有球形狀且應與柱塞主體可擺動地連接的球狀部21、與球狀部21連接且具有帶臺階的圓盤形狀的圓盤部22c。

球狀部21可擺動地保持于在柱塞主體形成的具有球面狀的內壁的保持部(未圖示)。另外，在球狀部21的與圓盤部22連接一側的相反側的端部形成有平面狀的平坦部21A。另一方面，在圓盤部22的與球狀部21相反的相反側的端部形成有平面狀的基部接合面23(第一部件接合面)。

而且，具有厚度比圓盤部22小的圓盤形狀的滑動部3與基部接合面23接合。滑動部3在一方的主表面即滑動部接合面32(第二部件接合面)與圓盤部22的基部接合面23接合。另外，滑動部3的另一方的主表面成為滑動面31。滑動面31例如相對于液壓泵的斜板(未圖示)滑動。滑動部3由滑動特性良好的銅合金制成，由此可抑制斜板與柱塞滑靴1間的摩擦力。作為構成滑動部3的銅合金，除高強度黃銅等黃銅以外，還可采用鋁青銅等青銅，但本實施方式中，滑動部3由高強度黃銅制成。進一步地，在滑動面31形成有形成為同心圓狀的圓環狀的多個槽31A。通過在這些槽31A保持適量的油，可進一步抑制斜板與柱塞滑靴1間的摩擦力。

柱塞滑靴1具有相對于中心軸A對稱的形狀。然后，在柱塞滑靴1中，在包括中心軸A的區域形成有從球狀部21的平坦部21A到滑動部3的滑動面31地將柱塞滑靴1貫通的直線狀的中心孔29。中心孔29包括：第一區域29A、第二區域29B、第三區域29C、第四區域29D。第一區域29A從平坦部21A朝滑動面31延伸。第二區域29B與第一區域29A連接，其與長度方向(軸A方向)垂直的截面的截面積小于第一區域29A。第三區域29C與第二區域29B連接，其與軸向垂直的截面的截面積隨著靠近滑動面31而變大。第四區域29D與第三區域29C連接，其與軸向垂直的截面的截面積大于第三區域29C。

接著，對基部2與滑動部3的接合部附近的結構進行說明。圖2是將圖1的區域II放大表示的概要剖視圖。參照圖2，在基部2以將基部接合面23包括在內的方式形成有晶粒比基部2的其他區域小的基部接合區域24，并且基部2和滑動部3直接接合。

本實施方式的柱塞滑靴1中，形成有晶粒比基部2的其他區域小的基部接合區域24的基部2和滑動部3冶金結合。即，柱塞滑靴1具有由于晶粒小而韌性良好的基部接合區域24與滑動部3冶金結合的結構(基部接合區域24與滑動部3直接接合的結構)。因此，滑動部3穩定地固定于基部2。以該方式，柱塞滑靴1是滑動部3穩定地固定于基部2的金屬部件(滑動部件)。

在此，參照圖2，包括柱塞滑靴1的表面1A的區域中的基部接合區域24的厚度t₂也可以比內部的基部接合區域24的厚度t₁大。由此，在接合面附近，能夠對有可能成為龜裂起點的基部2的表層區域更可靠地賦予高韌性。本實施方式中，基部接合區域24的厚度隨著靠近柱塞滑靴1的表面1A而逐漸變大。

另外，也可以在滑動部3以將與基部2接合的面即滑動部接合面32包括在內的方式形成有硬度比滑動部3的其他區域低的滑動部接合區域34。由此，能夠緩和滑動部3與基部2的接合部處的應變。

該滑動部接合區域34的與滑動部接合面32垂直的方向上的厚度優選為0.2mm以下。這樣，通過不將滑動部接合區域34的厚度在必要程度以上設得過大，能夠對滑動部3賦予足夠的強度。

進而也可以構成為，構成滑動部3的高強度黃銅含有硬度比雜礦石高的析出物，滑動部接合區域34內的析出物的大小小于滑動部3的其他區域的析出物的大小。由此，能夠提高該接合部附近的滑動部的韌性。

另外，也可以在滑動部接合區域34內的與滑動部接合面32相接的區域形成有集合了上述析出物的析出物集合部。通過在滑動部接合面32附近形成微細的析出物的集合部，能夠不大幅降低韌性地提高滑動部結合面32附近的強度。

進一步地，滑動部接合區域34的α相的比例也可以比其他區域多。由此，能夠提高結合部附近的滑動部3的韌性。

接著，對上述柱塞滑靴1的制造方法進行說明。圖3是對柱塞滑靴的制造方法的概要進行表示的流程圖。另外，圖4是對柱塞滑靴的制造裝置的結構進行表示的概要圖。另外，圖5是對柱塞滑靴的制造裝置的動作進行表示的概要剖視圖。另外，圖6是對柱塞滑靴的制造裝置中所包含的模具的結構進行表示的概要俯視圖。另外，圖7是對模具的結構進行表示的概要立體圖。圖7中表示分離成兩個的模具的一方。

參照圖3，在本實施方式的柱塞滑靴1的制造方法中，首先，作為工序(S10)而實施成型部件準備工序。該工序(S10)中，參照圖5，準備由經過了調質處理的機械構造用合金鋼組成的基部件4(第一部件)和由高強度黃銅組成的圓盤形狀的滑動部件5(第二部件)。基部件4包括：具有圓盤狀的形狀的圓盤部4B、與圓盤部4B連接且外徑比圓盤部小的圓柱部4C。在圓盤部4B的與圓柱部4C相反的相反側的端部形成有應與滑動部件5接合的平坦面即基部件接觸面4A(第一部件接觸面)。另外，滑動部件5的一方的主表面成為應與基部件4接合的平坦面即滑動部件接觸面5A(第二部件接觸面)。

接著，作為工序(S20)而實施清洗工序。該工序(S20)中，清洗在工序(S10)中準備好的基部件4及滑動部件5。更具體地，使用甲醇、乙醇、丙酮等液體對基部件4及滑動部件5進行清洗。由此，在準備基部件4及滑動部件5的切斷、加工等流程中附著在基部件4及滑動部件5上的異物等被去除。需要說明的是，本實施方式的柱塞滑靴1的制造方法中，可以省略對滑動部件接觸面5A的細致精加工，例如，滑動部件接觸面5A也可以保持為切斷后的狀態。

接著，參照圖3，實施封閉摩擦接合工序。該封閉摩擦接合工序包括接合準備工序、摩擦工序及冷卻工序。在此，對通過實施封閉摩擦接合來制造柱塞滑靴的柱塞滑靴(金屬部件)的制造裝置進行說明。

參照圖4，柱塞滑靴的制造裝置即封閉摩擦接合裝置9具備：可繞軸線α旋轉的主軸95、相對于主軸95而在軸線α方向隔開間隔地配置的基座部98、通過沿軸線α方向驅動主軸95來對主軸95和基座部98間的間隔進行調節的驅動部97、支承主軸95及基座部98的框架90。

參照圖4，在框架90內設置有相對于軸線α平行地延伸的軸90A。該軸90A沿軸90A的延伸方向可移動地支承對主軸95進行支承的主軸支承部90C。進一步地，在軸90A連接有對軸90A進行驅動的主軸移動電機90B。軸90A被主軸移動電機90B驅動，由此被主軸支承部90C支承的主軸95沿軸線α方向移動。由此，能夠對主軸95和基座部98間的間隔進行調節。軸90A、主軸支承部90C及主軸移動電機90B構成驅動部97。

在利用驅動部97對主軸95和基座部98間的間隔進行調節而使基部件4與滑動部件5接觸的狀態下(圖5的狀態)，以腔室10的第一側壁12A將滑動部件5中與基部件4接觸的面即滑動部件接觸面5A的外周包圍的方式，配置夾具94(第一保持部)及模具93。參照圖5，軸線α方向上的腔室10的第一側壁12A的高度比滑動部件5的厚度大。

參照圖4，在主軸95以與基座部98對置的方式設有作為保持基部件4的第一保持部的夾具94。另外，在主軸95連接有繞軸線α旋轉驅動主軸95的主軸電機95B。進一步地，在主軸95設有對基部件4與滑動部件5的接觸載荷進行檢測的載荷傳感器96。該載荷傳感器96根據夾具94上施加的基部件4和滑動部件5的接觸的反作用力的大小，檢測基部件4與滑動部件5的接觸載荷。載荷傳感器96在封閉摩擦接合裝置9中不是必要結構，但通過設置該傳感器，可容易將基部件4與滑動部件5的接觸載荷調節為合適的范圍。

在基座部98以與夾具94對置的方式配置有作為保持滑動部件5的第二保持部的模具93。更具體地，參照圖4及圖5，基座部98包括基體91、模具支座92、模具93。基體91設置在框架90上。模具支座92固定在基體91上。模具93嵌入固定于在模具支座92上形成的凹部即模具保持部92A。如圖6所示，模具93能夠分離成兩個部件99、99。

參照圖6及圖7，模具93包括：圓形的平面即底壁11、從底壁11起沿與底壁11交叉的方向(垂直的方向)延伸的第一側壁12A、與第一側壁12A連接且向從底壁11分離的一側延伸的第二側壁12B。底壁11、第一側壁12A及第二側壁12B劃定了腔室10。第一側壁12A與具有圓形形狀的底壁11的外周連接，并且具有圓柱面形狀，該圓柱面形狀具有與底壁11相同的直徑。第二側壁12B與第一側壁12A連接，具有直徑隨著離開底壁11而變大的圓錐面形狀。

然后，參照圖7，在第一側壁12A形成有多個槽13。槽13形成為從第一側壁12A的底壁11側朝第二側壁12B側延伸。槽13以在主軸95的旋轉方向(箭頭β的方向)從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式相對于軸向(沿軸線α的方向)傾斜地形成。對槽13進行劃定的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁13A。阻尼壁13A是對槽13進行劃定的壁面中在軸線α方向與底壁相反的相反側(主軸95的旋轉方向上的前方側)的壁。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A以在主軸95的旋轉方向從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式傾斜地形成。阻尼壁13A是構成在第一側壁12A上形成的凹部的壁面。

接著，說明封閉摩擦接合工序的具體步驟。圖8是對封閉摩擦接合工序中主軸95的轉速、基部件4與滑動部件5的接觸載荷(按壓載荷)及基部件4與滑動部件5的接合部的溫度的經時變化進行表示的圖。參照圖4及圖5，作為工序(S30)所實施的接合準備工序中，在圓柱部4C的外周面基部件4被夾具94保持，并且滑動部件5被設置在模具93的腔室10內。此時，以基部件接觸面4A與滑動部件接觸面5A對置，并且基部件4及滑動部件5的中心軸與夾具94的旋轉軸α相一致的方式，配置基部件4和滑動部件5。另外，向腔室10內導入脫模劑。由此，在后述的工序(S40)，在腔室10內存在脫模劑的狀態下對基部件4及滑動部件5進行加熱。該脫模劑的導入不是必要步驟，但通過導入脫模劑，能夠容易在后述的工序(S50)將基部件4和滑動部件5所接合構成的構造體從模具93取出。脫模劑可以為液體狀也可以為粉末狀。

接著，工序(S40)實施摩擦工序。該工序(S40)中，主軸95被主軸電機95B驅動而繞軸線α旋轉，并且被主軸移動電機90B驅動而靠近基座部98。由此，夾具94繞軸線α旋轉的同時靠近模具93。此時，參照圖8，在時刻S₀開始旋轉的主軸95的轉速在時刻S₁達到期望的轉速，之后維持該轉速。進而，在時刻S₂，如圖5所示，基部件接觸面4A與滑動部件接觸面5A接觸。由此，基部件4不改變相對于滑動部件5的相對位置地以載荷L向滑動部件5按壓的同時相對旋轉。其結果，基部件4與滑動部件5的接觸部(接合部)的溫度因摩擦熱而上升。然后，在時刻S₃，由載荷傳感器96檢測的按壓載荷(基部件接觸面4A與滑動部件接觸面5A的接觸載荷)達到期望的大小，之后維持該按壓載荷。在此期間，基部件4與滑動部件5的接觸部的溫度繼續上升。

然后，在時刻S₄，基部件4與滑動部件5的接觸部的溫度上升至A₁相變點以上且不到固相線溫度。其結果，基部件4中包括基部件接觸面4A在內的區域被加熱至A1相變點以上且不到固相線溫度的溫度，構成該區域的鋼成為不含液相的奧氏體狀態。

另一方面，經過了加熱的滑動部件5軟化。其結果，基部件4即使繞軸線α旋轉，滑動部件5也不隨之旋轉。另外，在這樣被加熱的狀態下，構成滑動部件5的高強度黃銅(銅合金)的變形阻力比構成基部件4的機械構造用合金鋼(鋼)小。因此，軟化了的滑動部件5的一部分侵入基部件4的圓盤部4B的外周面與模具93的腔室10的第一側壁12A的間隙而形成毛刺。該毛刺沿著腔室10的第一側壁12A朝離開底壁11的方向生長。如上所述，在本實施方式中所采用的模具93的腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A阻礙上述毛刺的生長。因此，向毛刺流出的摩擦熱被減少，有助于基部件4與滑動部件5的接合的摩擦熱大量殘存于接合面附近。尤其，本實施方式中所采用的模具93的阻尼壁13A在基部件4的旋轉方向，即主軸95的旋轉方向(參照圖5的箭頭β的方向)以靠近底壁11的方式延伸。因此，可進一步有效地阻礙上述毛刺的生長。

接著，工序(S50)實施冷卻工序。該工序(S50)中，首先降低主軸95的轉速，在時刻S₅停止該旋轉。之后，降低由載荷傳感器96檢測的按壓載荷。在此期間，基部件4和滑動部件5維持相互壓合的狀態的同時基部件4與滑動部件5的接觸部被冷卻。由此，基部件4與滑動部件5被接合。然后，在時刻S₆，使按壓載荷為0，基部件4和滑動部件5被接合而構成的構造體從封閉摩擦接合裝置9被取出。

在此，基部件4中包括在工序(S40)被加熱至A₁相變點以上的溫度的基部件接觸面4A在內的區域在工序(S50)被冷卻至不到A₁相變點的溫度。這樣，在一旦被加熱至A₁相變點以上的溫度后，被冷卻至不到A₁相變點的溫度的該區域的晶粒被微細化。其結果，形成了晶粒比其他區域小的基部接合區域24(參照圖2)。通過以上步驟，封閉摩擦接合工序結束。

接著，工序(S60)實施機械加工工序。該工序(S60)中，對在工序(S50)得到的構造體實施機械加工。具體地，參照圖1，通過對滑動部件5的外周面進行加工而形成圓盤狀的滑動部3。另外，通過對基部件4的圓柱部進行加工而形成球狀部21。進一步地，中心孔29、平坦部21A及槽31A也在該工序被形成。

接著，工序(S70)實施氣體軟氮化工序。該工序(S70)中，參照圖1，在工序(S60)中形成的球狀部21被嵌入另行準備的在柱塞主體形成的具有球面狀的內壁的保持部(未圖示)，在此基礎上，實施氣體軟氮化處理。具體地，通過在含有氨氣的環境中加熱至不到A₁相變點的溫度，而在基部件4(基部2)及柱塞主體(未圖示)的表層部形成氮化層。另外，此時，通過用于氣體軟氮化處理的加熱，在與滑動部件5的滑動部件接觸面5A相接的滑動部件5內的區域形成有α相的比例比其他區域多的區域。由此，參照圖2，滑動部接合區域34的α相的比例比其他區域多。

接著，工序(S80)實施精加工工序。該工序中，對在工序(S70)實施了氣體軟氮化處理的基部件4、滑動部件5及柱塞主體(未圖示)，根據需要而實施精加工處理。通過以上步驟，在本實施方式的柱塞滑靴1與柱塞主體組合的狀態下完成。

以該方式，根據使用了本實施方式的封閉摩擦接合裝置9的柱塞滑靴的制造方法，能夠制造上述本實施方式的柱塞滑靴1。在此，如上所述，在本實施方式所采用的模具93的腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁13A，上述毛刺的生長被阻礙。因此，向毛刺流出的摩擦熱被減少，有助于基部件4與滑動部件5接合的摩擦熱大量殘存于接合面附近。其結果，能夠抑制未接合區域的形成，并達成基部件4與滑動部件5的牢固的接合。

以該方式，根據使用了本實施方式的封閉摩擦接合裝置9的柱塞滑靴(金屬部件)的制造方法，能夠制造具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的結構的柱塞滑靴(金屬部件)。

另外，參照圖5，在工序(S40)中基部件4不改變相對于滑動部件的相對位置地旋轉，由此基部件4相對于滑動部件5的圓周速度隨著離開軸線α而變快。因此，因摩擦產生的熱在基部件4的外周側變多。其結果，基部件4中因摩擦熱而超過A₁相變點的區域的厚度在基部件4的外周側變大。由此，參照圖2，能夠使晶粒大小比其他區域小的基部接合區域24的厚度與內部相比在外周側即在包括柱塞滑靴1的表面1A的區域中變大。進一步地，參照圖5，上述本實施方式的基部件4的圓柱部4C的外徑比圓盤部4B小。由此，在基部件接觸面4A的外周部產生的摩擦熱難以向圓柱部4C傳遞。其結果，基部件4中因摩擦熱而超過A₁相變點的區域的厚度在基部件4的外周側進一步變大。因此，根據本實施方式的柱塞滑靴1的制造方法，容易使基部接合區域24的厚度與內部相比在外周側即在包括柱塞滑靴1的表面1A的區域中變大。

另外，本實施方式的柱塞滑靴1的制造方法中，參照圖5，軸線α方向上的第一側壁12A的高度大于滑動部件5的厚度。其結果，在工序(S40)及(S50)，可在滑動部件接觸面5A的外周側維持滑動部件5被約束的狀態。由此，能夠抑制軟化了的滑動部件5的變形量。更具體地，在所制造的柱塞滑靴1中，能夠將由滑動部件5的變形而形成的滑動部接合區域34的與滑動部接合面32垂直的方向上的厚度設為0.2mm以下。其結果，可減少接合后的機械加工的加工量，故而滑動部件5的材料的成品率提高。另外，即使在滑動部件5的厚度小的情況下，也可抑制滑動部件5中塑性變形了的區域向柱塞滑靴1的滑動面31露出，從而滑動部3的滑動特性穩定。另外，通過不將硬度低的滑動部接合區域34的厚度在必要程度以上設得過大，能夠對滑動部3賦予足夠的強度。

需要說明的是，在上述實施方式，對滑動部件被固定、基部件旋轉的情況進行了說明，但使用了本發明的金屬部件的制造裝置的金屬部件的制造方法不限于此，也可以基部件被固定而滑動部件旋轉，還可以通過兩者旋轉而一方相對于另一方相對滑動。

另外，在上述實施方式，作為封閉摩擦接合裝置9(金屬部件即滑動部件的制造裝置)而說明了主軸可沿軸向移動的結構，但本發明的滑動部件的制造裝置不限于此，也可以是基座部可沿軸向移動的構造。

進一步地，在上述實施方式，對模具93的腔室10的形狀俯視觀察時(從沿著軸線α的方向觀察時)為圓形形狀的情況進行了說明，但可采用的模具不限于此，保持部的形狀例如也可以為多邊形。

另外，在上述實施方式，將柱塞滑靴作為金屬部件的一例進行了說明，但可通過本發明的金屬部件的制造裝置進行制造的金屬部件不限于此，其能夠制造包括具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接接合的結構的機械部件在內的各種金屬部件。更具體地，在上述實施方式說明了第一金屬與第二金屬的組合為鋼與銅合金的組合的情況，但例如可以采用鑄鐵與銅合金的組合、銅與鋁合金的組合、鎳基超合金與鋼的組合、超硬合金與鋼的組合等各種組合。

接著，說明在本實施方式的金屬部件的制造裝置中可采用的其他結構的模具。

(變形例一)

圖9是對變形例一中的模具的結構進行表示的概要立體圖。參照圖9，變形例一中的模具93基本上具有與上述實施方式中的模具93相同的結構，起到相同的效果。但是，變形例一的模具93在阻尼壁的形成方式上與上述實施方式的情況不同。

具體地，參照圖9，在第一側壁12A形成有槽13。槽13以沿第一側壁12A的周向延伸的方式形成為螺旋狀。槽13以在主軸95的旋轉方向(箭頭β的方向)從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式形成為螺旋狀。對槽13進行劃定的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁13A。阻尼壁13A是對槽13進行劃定的壁面中在軸線α方向與底壁相反的相反側(主軸95的旋轉方向上的前方側)的壁。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A以在主軸95的旋轉方向從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式螺旋狀地形成。對槽13進行規定的壁面中與阻尼壁13A相對的壁面朝向模具93的開口側。阻尼壁13A是構成在第一側壁12A形成的凹部的壁面。

(變形例二)

圖10是對變形例二中的模具的結構進行表示的概要立體圖。參照圖10，變形例二中的模具93基本上具有與上述實施方式中的模具93相同的結構，起到相同的效果。但是，變形例二的模具93在阻尼壁的形成方式上與上述實施方式的情況不同。

具體地，參照圖10，在第一側壁12A形成有槽13。槽13相對于底壁11平行地延伸。對槽13進行劃定的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁13A。阻尼壁13A是對槽13進行劃定的壁面中在軸線α方向與底壁相反的相反側的壁。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁13A。對槽13進行劃定的壁面中與阻尼壁13A相對的壁面朝向模具93的開口側。阻尼壁13A是構成在第一側壁12A形成的凹部的壁面。

(變形例三)

圖11是對變形例三中的模具的結構進行表示的概要立體圖。參照圖11，變形例三中的模具93基本上具有與上述實施方式中的模具93相同的結構，起到相同的效果。但是，變形例三的模具93在阻尼壁的形成方式上與上述實施方式的情況不同。

具體地，參照圖11，在第一側壁12A形成有多個槽13。槽13形成為從第一側壁12A的底壁11側朝第二側壁12B延伸。槽13具有如下的結構，即，分別以在主軸95的旋轉方向(箭頭β的方向)從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式相對于軸向(沿著軸線α的方向)傾斜地形成的一對槽由向該一對槽的相反側傾斜形成的槽連接。對槽13進行劃定的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁13A。阻尼壁13A是對槽13進行劃定的壁面中在軸線α方向與底壁11相反的相反側的壁。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A是構成在第一側壁12A形成的凹部的壁面。

(變形例四)

圖12是對變形例四中的模具的結構進行表示的概要立體圖。參照圖12，變形例四中的模具93基本上具有與上述實施方式中的模具93相同的結構，起到相同的效果。但是，變形例四的模具93在阻尼壁的形成方式上與上述實施方式的情況不同。

具體地，參照圖12，在第一側壁12A形成有相對于底壁11平行延伸的槽14和從底壁11側朝第二側壁12B側延伸且與槽14交叉的多個槽15。槽15具有與上述實施方式的槽13相同的結構。另外，槽14具有與上述變形例二的槽13相同的結構。在變形例四，形成為組合上述實施方式中的槽13和上述變形例二中的槽13。對槽14進行劃定的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁14A。對槽14進行劃定的壁面中，阻尼壁14A朝向底壁11側，與阻尼壁14A對置的壁面朝向模具93的開口側。另外，對槽15進行劃定的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁15A。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁14A、15A。阻尼壁14A、15A是構成在第一側壁12A形成的凹部的壁面。

(變形例五)

圖13是對變形例五中的模具的結構進行表示的概要立體圖。參照圖13，變形例五中的模具93基本上具有與上述實施方式中的模具93相同的結構，起到相同的效果。但是，變形例五的模具93在阻尼壁的形成方式上與上述實施方式的情況不同。

具體地，參照圖13，在第一側壁12A形成有多個凹部16。凹部16由圓形的底壁和與該底壁連接的圓筒面即周壁所劃定。對凹部16進行劃定的周壁中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的區域為阻尼壁16A。阻尼壁16A是對凹部16進行劃定的周壁中在軸線α方向與底壁相反的相反側(上半部分)的壁。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁16A。阻尼壁16A是構成在第一側壁12A形成的凹部的壁面。

(變形例六)

圖14是對變形例六中的模具的結構進行表示的概要立體圖。參照圖14，變形例六中的模具93基本上具有與上述實施方式中的模具93相同的結構，起到相同的效果。但是，變形例六的模具93在阻尼壁的形成方式上與上述實施方式的情況不同。

具體地，參照圖14，在第一側壁12A形成有突條部17。突條部17以沿第一側壁12A的周向延伸的方式形成為螺旋狀。突條部17以在主軸95的旋轉方向(箭頭β的方向)從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式形成為螺旋狀。構成突條部17的壁面中相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面為阻尼壁17A。阻尼壁17A是構成突條部17的壁面中在軸線α方向上的底壁側(主軸95的旋轉方向上的后方側)的壁。在腔室10的第一側壁12A形成有相對于與主軸95的軸線α方向平行的面朝底壁11側傾斜的壁面即阻尼壁17A。阻尼壁17A以在主軸95的旋轉方向(箭頭β的方向)從第二側壁12B側向底壁11側靠近的方式形成為螺旋狀。阻尼壁17A是構成在第一側壁12A形成的凸部的壁面。

實施例

實施上述實施方式的工序(S10)～(S50)的步驟，制作了基部件和滑動部件通過封閉摩擦接合而被接合的試片(實施例)。另外，為了進行比較，也準備了使用未形成有阻尼壁的模具而以相同步驟制作成的試片(比較例)。然后，觀察實施例及比較例的試片的外觀，并且實施基部件與滑動部件的接合部的超聲波探傷試驗。

圖15是對實施例的試片的外觀進行表示的照片。圖16是將圖15的一部分(圖15中與區域XVI相對應的區域)放大表示的照片。另外，圖17是對比較例的試片的外觀進行表示的照片。參照圖15及圖17，可確認，與比較例的試片相比，可在實施例的試片抑制毛刺的形成。另外，參照圖16，在實施例的試片形成有與模具上形成的槽(阻尼壁)相對應的凸部。由此可確認，通過在模具上形成槽(阻尼壁)，能夠抑制毛刺的形成。

圖18是表示對實施例的試片進行超聲波探傷試驗的結果的圖。另外，圖19是表示對比較例的試片進行超聲波探傷試驗的結果的圖。參照圖19，比較例的試片中，在中心附近形成有未接合區域40。與此相對，參照圖18，在實施例的試片未確認到未接合區域。可以認為在實施例的試片中，由于向毛刺流出的摩擦熱被減少，有助于接合的摩擦熱大量殘存于接合面附近，故而可避免未接合區域的形成。

通過以上的實驗結果可確認，根據本發明的金屬部件的制造方法及金屬部件的制造裝置，能夠制造具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的結構的金屬部件。

應理解本次所公開的實施方式及實施例只不過是例舉，而不構成一種限定。本發明的范圍是權利要求所示的范圍而并上述說明的范圍，并且旨在包括與權利要求同等的含義及在范圍內進行的所有變更、改良。

工業可利用性

本發明的金屬部件的制造方法及金屬部件的制造裝置可特別合適地適用于具有由不同金屬制成的部件彼此相互被直接接合的結構的金屬部件的制造。

附圖標記說明

1柱塞滑靴、1A表面、2基部、3滑動部、4基部件、4A基部件接觸面、4B圓盤部、4C圓柱部、5滑動部件、5A滑動部件接觸面、9封閉摩擦接合裝置、10腔室、11底壁、12A第一側壁、12B第二側壁、13槽、13A阻尼壁、14槽、14A阻尼壁、15槽、15A阻尼壁、16凹部、16A阻尼壁、17突條部、17A阻尼壁、21球狀部、21A平坦部、22圓盤部、23基部接合面、24基部接合區域、29中心孔、29A第一區域、29B第二區域、29C第三區域、29D第四區域、31滑動面、31A槽、32滑動部接合面、34滑動部接合區域、40未接合區域、90框架、90A軸、90B主軸移動電機、90C主軸支承部、91基體、92模具支座、92A模具保持部、93模具、94夾具、95主軸、95B主軸電機、96載荷傳感器、97驅動部、98基座部、99部件。